NATURE ET MARCHE DES CYCLONES

est applicable à un corps solide, tel ({u'un boulet lancé par un canon rayé, mais non à une masse fluide dont les diverses parties n'ont entre elles aucun lien. La masse d'air qui tourbillonne ne se déplace pas avec la même vitesse à toutes les hauteurs ; les parties superficielles au sol ou à la mer sont ralenties par les frottements qu'elles y éprouvent, en sorte que l'axe de rotation doit toujours être incliné plus ou moins dans le sens de la progression, l'extrémité supérieure précédant l'extrémité opposée. C'est en effet ce que l'on remarque dans les trombes rendues visibles à distance par les vapeurs qu'elles entraînent, et dont l'axe éprouve des inflexions très-variables. Au lieu de celte explication acceptable dans certains cas particuliers, mais trèscontestable dans les circonstances ordinaires, il en est une beaucoup plus simple tirée de la superposition des deux mouvements de rotation et de translation. Si nous menons par le centre du disque tournant (fig. 40) un diamètre parallèle à la ligne de parcours du cvclone, sur l'une des moitiés du *

' FJg. 40,

disque les deux vitesses seront plus ou

moins concordantes et se renforceront ; sur la moitié opposée

elles seront discordantes et sembleront s'affaiblir.

Imaginons qu'un bateau à vapeur se meuve avec une vitesse de 4 lieues à l'heure par rapport à l'eau sur laquelle agit sa machine, si cette eau est celle d'un fleuve coulant avec une rapidité de 5 lieues dans le sens dans lequel agit la vapeur, le bateau marchera avec une vitesse réelle de 7 lieues par rapport au rivage immobile; si, au contraire, le bateau remonte le fleuve, sa vitesse ne sera plus que de 1 lieue, bien que dans l'un et l'autre cas la machine parcoure en réalité 4 lieues sur l'eau. L'excès de la vitesse à la descente sur la vitesse à la montée sera égale au double de la vitesse de l\iau et croîtra avec cette dernière.

Dans le voisinage de l'équaleiir, la vitesse «le Iranslalioii des cyclones csl lalhle, j)nrliculièrement dans l'Océan Indien ; la difléi'enee des vitesses du vent observé dans les deux moitiés dn dis(|ue tournant ne sera pas Irès-^^rande. La vitesse de rotation y est, au contraire, extrêmement rapide ; le vent le plus affaibli y conservera donc encore une intensité très-notable et sullisante j)our frapper l'attention. Mais à mesure que la tempête progresse vers le Nord sur l'Atlantique, sa vitesse de translation s'accroît; l'inégalité dans la force des vents sur les deux moitiés du disque tournant augmente dans le même rapport ; et comme la vitesse de rotation diminue de son côté, il arrive un moment où les deux vitesses devenues égales produisent un vent nul là où elles sont de sens contraire. 11 pourrait même arriver que le vent marchât dans le même sens général que le tourbillon luimême, dans les points du circuit où il devrait avoir une direction opposée, de même que notre bateau semblerait marcher dans le sens du cours d'eau s'il remontait moins vite que l'eau ne descend.

L'inégalité de force des vents distribués autour du centre d'un cyclone est bien connue des marins ; une moitié du disque touinant est appelée par eux demi-cercle dangereux, l'autre demicercle maniable. Ces deux dénominations ne sont pas dues toutefois à la seule force des vents, mais aussi à la difficulté des manœuvres pour éviter la tempête. D'après l'explication de M. Andrau, le demi-cercle dangereux devrait être le demi-cercle méridional dans toutes les positions du tourbillon à la surface de l'hémisphère Boréal ; c'est, au contraire, le demi-cercle Nord-Est, dans la première phase de parcours de la tourmente; (juand sa trajectoire se relève vers le Nord, le demi-cercle dangereux passe à l'Est ; il tourne au Sud-Est et au Sud quand la trajectoire s'incline au Nord-Est et à l'Est. En un mot les vents ont toujours leur maximum de violence sur la droite de la trajectoire parcourue par le cyclone^ cette droite étant déterminée

comme la rive droite d'un fleuve. C'est précisémenl celle où les deux vitesses ont la même direction. Bans l'hémisphère Austial où la rotation des cyclones est renversée, leur demi-cercle dangereux est situé sur la gauche de leur trajectoire.

In autre caractère très-remarquable des cyclones est la baisse barométrique énorme qui les accompagne. Cette baisse est d'autant plus extraordinaire, qu'elle a lieu dans des régions où le baromètre est d'une constance très-grande. C'est au centre même du tourbillon que se trouve la pression minimum ; elle est le résultat et non la cause du mouvement tournant.

g II. — Théorie defs cyclones.

Lcsap})lications nombreuses de la force centrifugea l'industrie nous ont familiarisés avec les effets de cette force. Imprimons à l'eau d'un vase un mouvement de rotation autour d'un axe vertical, nous verrons immédiatement la surface du liquide se creuser au centre et se relever sur les bords. L'eau fuit l'axe de rotation, jusqu'à ce que l'action de la pesanteur agissant sur la surface inclinée vers le centre fasse équilibre à cette tendance excentrique.

Un corps quelconque abandonné librement à lui-même, en dehors de toute action étrangère, reste au repos, ou, s'il est animé d'un mouvement antérieur, il se meut en ligne droite et d'une vitesse constante. Toute modification dans la vitesse ou la direction du mouvement exige l'intervention d'une force en rapport avec le changement produit. Les planètes abandonnées à leur seule vitesse acquise s'éloigneraient du soleil suivant la tangente à l'orbe qu'elles décrivent; elles sont maintenues sur cet orbe par l'attraction continue exercée sur elles par le soleil. Be cet astre émane la force réellement active; la force fictive,

LES TKMI'ÉÏES THOIMCALES.

l'oale ol cinilraiiv, est appelée eoiivenlioniiellenieiil l'oree ceiitriluge el inlrodiiile dans Ions les ealenls astronomiques comme moyen de simpliiicalion du langage. Celle dernière force, en effet, est indépendante de la nature des attaches au centre; son action est réglée par le mouvement circulaire seul ; elleest connue en grandeur et en direction dès que le mouvement est connu. 11 ne reste plus alors qu'à chercher l'action réelle, cause de l'effet observé : celte action peut être très-variable dans sa nature.

Dans une fronde en mouvement la ténacité du fil maintient la distance du mobile au centre de rotation; quand le til se rompt ou qu'on lâche un de ses bouts la pierre continue sa route suivant la tangente au dernier élément du cercle décrit avant qu'elle devînt lil)re.

Dans un tourbillon produit au sein d'une masse d'eau ; la force centrale naît de la pesanteur et de la tendance de l'eau à glisser sur le plan incliné formé à sa surface.

Dans un ventilateur à lotation continue, tel que nous en donnons un dessin (lig.4l), si l'orifice 0 de sortie du gaz était fermé, l'air porté vers la circonférence y augmenterait de densité Kif. il. jusqu'à ce que son

excès de ressort fit équilibre au mouvement centrifuge. Dans ce cas, la force tirant vers le centre serait remplacée par une force poussant vers lui : le résultat linal reste le même.

Débouchons l'orilice du ventilateur, l'équilibre sera rompu et un courant continu pénétrera dans l'appareil })ar l'axe B pour en sortir par la circoniérence 0. Ce mouvement sera d'autant plus rapide que la rotation sera plus précipitée. Mais pour que l'air extérieur aftlue vers le centre, il faut qu'en ce point la pression soit moindre qu'au dehors, de même qu'à la périphérie elle doit èlre supéiieure à la pression extérieure pour que la sortie du gaz ait lieu.

Les lîg. 4'2 et 45 représentent un aulrc ventilateur dû à M. Combes. Cet appareil est ouvert sur tout son pourtour; la

Fiu. 12.

Fi". .13.

résistance à la sortie du gaz y est à peu près annulée par l'étendue considérable de la section par laquelle cetle sortie s'effectue ; par contre la force d'aspiration par le centre est accrue d'une quantité correspondante et la raréfaction de l'air y atteint un plus haut degré.

Un tourbillon est un ventilateur d'une immense étendue, en envisageant sa rotation en elle-même et non dans les causes qui la produisent. La baisse du baromètre au centre s'explique ainsi d'une manière toute naturelle; il en est de même d'un autre fait généralement négligé malgré son importance pratique : la

2tJ6

LES TEMPETES TUOPICALES.

liausso du baioiiit'lresur le pourtour du cycloiiu, vers les Itords extérieurs de son disque tournant.

Malgré celte distribution des pressions décroissantes delà ciiconlérence vers le centre, distribution (|ui donnerait lieu, dans un air calme, à des vents dirigés vers ce dernier point, l'air suit une marche inverse et se trouve refoulé du centre à la circontérence par l'elTet de la rotation. Mais alors une forte aspiration se produit dans le sens de l'axe et y appelle l'air des rég-ions atmosphériques situées au-dessus du disque tournant, ou audessous s'il en existe.

Nous avons représenté ces mouvements de l'air dans la coupe théorique (lig. 44) d'un tourbillon dont l'axe est vertical.

Ces propriétés des mouvements tournants vont nous fournir l'explication de divers phénomènes météorologiques présentés par les cyclones.

L'aspiration par l'extrémité inférieure de l'axe de rotation est gênée par la surface terrestre. Cette surface ne pouvant s'élever, c'est l'axe qui s'abaisse vers elle; aussi les disques tournants ontils une grande tendance à s'appuyer sur le globe. Lorsqu'ils sont obligés, par l'effet des saillies du sol ou toute autre cause, de s'élever dans l'atmosphère, ils ne tardent pas à redescendre. Les résultats de l'aspiration ne sont toutefois pas nuls à la surface des mers. Le niveau de l'eau s'élève d'une manière sensible j formant comme une marée locale qui suit la tcmj)êle dans ses déplacements progressifs.

La violence du vent, dans son mouvement circulaire, soulève une mer affreuse. La crête des lames est emportée dans

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l-'ig. 11. — Coupe Uit'oriqiie d'un tourbillon en néj^liguant les effets de torsion.

l'espace et une pluie salée retombe de toutes paris. Les vagues, battues par les vents successifs dont elles ne peuvent suivre la direction variable, surtout près du centre, finissent par s'enlicchoquer et par s'élever en retombant verticalement sur ellesmêmes ; elles produisent alors ces lames sourdes si redoutées des marins. Au milieu du calme des vents dans la région centrale, cet horrible état de la mer fait courir aux navires les plus grands dangers. Sur le pourtour du tourbillon la mer prend des directions plus marquées, parce que le vent y change moins rapidement ; il s'échappe de tous les points de l'horizon de vastes ondulations qui vont se briser sur les côtes éloignées et y produire de violents ras de marée \

Cette houle énorme et surtout la baisse du baromètre forment les signes précurseurs de l'ouragan. Les indications fournies par l'état du ciel sont plus variables et plus incertaines, bien qu'elles suffisent à quelques marins habitués à ces mers dangereuses et doués d'une faculté exceptionnelle d'observation, pour en prévoir l'arrivée sans le secours des instruments. L'ap- }>roche d'un ouragan dans l'océan Indien trouble le ciel de la même manière que les tempêtes ordinaires sur tous les autres points du globe. Le ciel à l'horizon se charge de larges bandes de nuages noirs ou gris foncé; au coucher du soleil, il prend une teinte cuivreuse et rougeâtre très-prononcée. Les nuages montent peu à peu et se rassemblent; ils couvrent bientôt tout l'horizon en -se rapprochant du zénith; des grains se forment avant le fort de la tempête ; la pluie tombe par torrents ; des orages éclatent précédés par des éclairs nombreux. On est bientôt en plein ouragan.

Au-dessus du disque tournant, l'air afflue de toutes parts vers l'axe du tourbillon, comme nous l'avons représenté, fig. 44. Ces courants convergents tendent à accumuler vers le centre

* l^fèvrcj Des ouragaiis dans l'océan Indieu i

lotis 1rs nuages placés dans leur sphère d'aelion ; ils en sont enx-niènies une eause de prodiicliuu liès-aclive. Nous avons vu chai», ni que la (empéralure dccroîl assez rapidement avec la hauteur dans l'alniosphère. Si d'un autre eôlé, nous nous reportons à la courbe iig. 45 exprimant les (}uanlilés de vap(iur d'eau que peut renfermer 1 mètre cube d'air à diverses températures, nous trouvons (jue du simple mélange de deux masses d'air inégalement chaudes peut résulter une abondante condensation de vapeur. Prenons, par exemple, 1 mètre cube

•iO gr.

30 pr.

20 sr.

10 gr.

j. j^ 45. Table ligiiicc des poids de vapeur d'eau renfermée dans un espace de \ mèlrc cube saturé à diverses lempéralurcs.

d'air saturé à 50° et contenant o'i grammes de vajjcur, et mélangeons-le avec 1 mètre cube d'air sec à 0°. Kn taisant abstraction d'abord de la vapeur, nous aurons ^i mètres cubes d'aii- à la température moyenne de 15°, pouvant contenir chacun 14 grammes de vapeur, soit ensemble 28 grammes. Or le premier, mètre cube en renfermait 52 ; — 4 grammes auront dû se condenser. La condensation de la vapeur amènera, il est vrai, une restitution de chaleur latente devenue libre et, par suite, une élévation dans la température du mélange; mais ce ré-

chaufTomcnt , résultat do la condensation, peut la réduire et non l'annuler.

Parmi les courant s convergents au-dessus du disque tournant, les uns sont horizontaux et amènent de l'air chaud et humide, les autres verticaux en amènent de plus froid pris dans les régions supérieures, moins chargées de vapeur, il est vrai, mais non complètement sèches. Aux points où ces courants se louchent il se forme des nuages plus ou moins épais et souvent des pluies torrentielles. Ce n'est pas au centre même que le dépôt de la vapeur sera le plus abondant ; il peut y être nul et le ciel complètement dégarni de nuages, tandis que tout autour l'horizon s'en trouve surchargé. Plus ces nuages se rapprochent du centre, plus leurs mouvements sont indécis et tumultueux.

Toutes les recherches faites sur l'électricité atmosphérique démontrent que cet agent devient de plus en plus abondant à mesure qu'on s'élève plus haut dans l'atmosphère. Le mouvement tournant ayant pour effet d'appeler vers la surface terrestre l'air des hautes régions est une condition favorable à la production des orages, soit que les nuages en se formant ne fassent que ramasser à leur surface l'électricité répandue dans les masses d'air qui leur ont fourni leur vapeur, soit que la condensation de la vapeur devienne elle-même une source d'électricité s'a joutant à la première. Les ouragans sont toujours accompagnés d'orages formidables dont les nôtres ne peuvent donner qu'une faible idée. La coexistence de ces deux ordres de phénomènes est même tellement frappante que l'on est souvent conduit à attribuer une origine électrique aux ouragans. Si l'électricité peut devenir la cause des trombes, espèces de cyclones en miniature, les ouragans ne peuvent nullement être rattachés à la même influence. Les orages accompagnent les grands tourbillons des tropiques ; ils en sont un produit; ils peuvent en aggraver et en compliquer les effets; la cause de ces mon-

250 m:s tempêtes tropicales.

voiîKMits est ailleurs. Nous In rechercherons hienlôt, mais nous pouvons irouver dans le tourbillon lui-même les circonstances qui favorisent son maintien et même son développement en étendue.

On comprend aisément qu'un corps solide, dont toutes les parties sont liées entre elles, conserve longtemps dans l'air un mouvement de rotation acquis par une cause quelconque : les frottements de l'air sont peu considérables, la masse du corps est grande et reste la même. Il en est autrement dans les tourbillons aériens. La densité du mobile est faible, ses frottements à la surface du sol sont considérables, mais par-dessus tout la masse d'air en mouvement se renouvelle sans cesse de l'axe à la périphérie. Pour que le tourbillon se perpétue pendant huit ou dix jours, comme il s'en trouve de nombreux exemples, il fout que l'air nouveau, à son entrée dans le mouvement, lui apporte les éléments nouveaux aussi de sa durée.

Imaginons qu'un corps se meuve en restant parallèle à luimême, puis, que nous venions ralentir la vitesse de l'un de ses points ou accélérer la vitesse d'un point opposé, ou mieux encore opérer les deux effets à la fois. La conséquence, dans tous lt^ c^is, sera un mouvement de rotation du corps sur lui-même accompagnant son mouvement de translation. C'est ce qui arrive en particulier pour une pierre lancée avec force, de manière qu'un de ses points quittant la main après les autres, y éprouve un frottement capable de retarder sa marche, ou bien encore de manière quelle rase un obstacle dans sa course et subisse un frottement dans les points touchés par l'obstacle. Un résultat pareil se produit d'une manière continue dans les cyclones.

Revenons à notre fig. 44 et imaginons que la section qu'elle représente soit f;nte suivant un méridien. Les masses d'air qui afiluent, parle haut, de toutes les directions vers le centre, viennent de divers parallèles et sont animées dans le sens de l'Est (le vitesses différentes. Tant que ces vitesses sont égales à celles

des points du globe sur lesquels reposent les masses d'air qui en sont animées, l'atmosphère nous paraît calme ; si la différence est constante et de même sens, l'atmosphère se meut en bloc et produit les vents ordinaires. Il n'en est plus ainsi dans l'hypothèse où nous nous sommes placé : Des masses d'air attires de régions distantes de 500 ou 400 kilomètres se trouveront brusquement rapprochées et mélangées.

En partant de la vitesse moyenne du centre d'aspiration, l'air venu du Nord est doué d'une vitesse moindre, il semble rétrograder vers rOuest ; l'air venu du Midi est, au contraire, doué d'une vitesse supérieure, il semble porter à l'Est. Ces deux tendances opposées produiraient à elles seules un mouvement tournant : elles l'entretiennent quand il existe déjà. Si l'air se renouvelle sans cesse dans le mouvement tournant, les masses gazeuses qui s'y succèdent ont en elles les éléments nécessaires à leur tourbillonnement : le résultat est le même que si la masse en mouvement ne se renouvelait pas et fonctionnait comme un corps solide. Restent les pertes par frottement.

La masse gazeuse, après sa sortie du cercle d'action du cyclone, est disséminée aux diverses latitudes, comme elle l'était avant son entrée, et cependant une portion de sa force vive a été consommée en frottements; il doit être pourvu à cette consommation sous peine d'arrêt du mouvement. Mais nous avons vu que d'abondantes condensations de vapeur ont lieu sur la surface du disque tournant ; il entre donc plus de gaz dans son cercle d'activité qu'il n'en sort ; la force vive contenue dans la portion qui s'en condense en eau répare les pertes dues aux frottements. La chute des pluies et l'entraînement vertical qu'elles produisent dans l'air, les actions attractives qui s'exercent entre la surface du globe et les nuages chargés d'électricité contribuent au même résultat.

La forme arrondie de la terre, son mouvement de rotation